Prototipi i parë i serverit diellor me kontrollues karikimi. Foto:
Në Shtator 2018, një entuziast nga Low-tech Magazine . Qëllimi ishte të reduktohej konsumi i energjisë në mënyrë që një server i vetë-hostuar të mjaftonte me një panel diellor. Kjo nuk është e lehtë, pasi faqja duhet të punojë 24 orë në ditë. Le të shohim se çfarë doli në fund.
Mund të hyni në server , të kontrolloni konsumimin aktual të energjisë dhe nivelin e karikimit të baterisë. Faqja është optimizuar për një numër minimal kërkesash dhe trafik minimal, kështu që duhet të përballojë një rritje të vizitorëve nga Habra. Sipas llogaritjeve të zhvilluesit, konsumi i energjisë për një vizitor unik është 0,021 W⋅h.
Pak para agimit më 31 Janar 2020, ai kishte mbetur 42% karikimi të baterisë. Agimi në Barcelonë ishte në orën 8:04 sipas kohës lokale, pas kësaj duhet të fillojë rrjedha nga paneli diellor.
Përse?
Dhjetë vjet më parë, ekspertët , se zhvillimi i internetit do të kontribuonte në "dematerializimin" e shoqërisë, digjitalizimin e gjithanshëm—dhe, si pasojë, në reduktimin e konsumit të energjisë totale. Ata gabuan. Në të vërtetë, interneti kërkoi , dhe këto volume vazhdojnë të rriten.
Kompani IT kanë nisur iniciativa për kalimin në burime alternative energjie, por kjo është e pamundur tani. Të gjithë qendrat e të dhënave konsumojnë tri herë më shumë energji sesa gjenerojnë të gjitha impiantet diellore dhe erë për mbarë botën. Më keq akoma, prodhimi dhe zëvendësimi i rregullt i paneleve diellore dhe turbineve të erës , prandaj të heqësh dorë nga fosilet (nafta, gazi, urani) sot është thjesht e pamundur. Por këto rezerva nuk do të zgjasin gjatë, prandaj na duhet patjetër të mendojmë se si të jetojmë nga burimet e rinovueshme. Duke përfshirë funksionimin e infrastrukturës kompjuterike, përfshirë serverët web.
Low-tech Magazine shfryrjen e tepërt të faqeve web. Nga 2010 deri në 2018, madhësia mesatare e faqes është rritur , dhe për faqet mobile — nga 0,15 MB në 1,6 MB, sipas një vlerësimi konservator.
Rritja e volumit të trafik (energjia e nevojshme për të transmetuar 1 megabajt informacioni), e cila shkakton një rritje të vazhdueshme të konsumit të energjisë në internet. Site më të rënda dhe të ngarkuara jo vetëm që rrisin ngarkesën në infrastrukturën rrjetësore, por gjithashtu shkurtuan "ciklin e jetës" së kompjuterëve dhe smartfonëve, të cilët duhet të hidhen më shpesh dhe të prodhohen të rinj, gjë që gjithashtu .
Sigurisht, rritja e ngarkesës krijohet gjithashtu nga stili i jetesës: njerëzit kalojnë pothuajse gjithë kohën online dhe mbështeten shumë në shërbime të ndryshme në web. Shoqëria moderne është e vështirë të imagjinohet pa infrastrukturën IT në re (rrjetet sociale, mesazherët, posta, etj.)
Konfigurimi i serverit dhe i faqes në internet
Në përshkruan në detaje konfigurimin në harduer dhe grumbullin e softuerit të serverit web.
Kompjuter me një kartë është zgjedhur për konsumin e ulët të energjisë dhe funksionet e dobishme shtesë, siç është prania e një çipi për menaxhimin e energjisë . Ai lejon të kërkosh statistikat e tensionit aktual dhe forcës së rrymës nga tabela dhe bateria. Çipi ndërkombëton automatikisht energjinë midis baterisë dhe portit DC, ku rrjedh rryma nga panele diellore. Kështu, është e mundur të sigurohet energji e pandërprerë për serverin me mbështetje të baterisë.
Olimex Olinuxino A20 Lime 2
Fillimisht, si bateri u zgjodh një bateri litium-polimer me kapacitet 6600 mAh (rreth 24 Wh), më pas u vendos një bateri acid-plumbi me 84.4 Wh.
Sistemi operativ ngarkohet nga kartela SD. Megjithëse sistemi operativ zë jo më shumë se 1 GB, dhe faqja e internetit statike rreth 30 MB, nuk kishte kuptim ekonomik të blije një kartë më të vogël se Class 10 16 GB.
Serveri është i lidhur me rrjetin përmes një lidhjeje përkatës 100-megabit në Barcelonë dhe një router standard për konsumatorët. Për të është rezervuar një adresë IP statike. Praktikisht kushdo mund ta vendosë një faqe të tillë në apartamentin e tij, duhet vetëm të modifikojë pak konfigurimin e fireëollit për të përçuar portet në IP-në lokale:
Port 80 në 80 për HTTP Port 443 në 443 për HTTPS Port 22 në 22 për SSH
Операционная система ndër bazën e shpërndarjes Debian dhe bërthamës , e cila është zhvilluar për kompjuterët me një bojë AllWinner.
Panelet diellore 50-watt për serverin web dhe paneli 10-watt për ndriçimin e sallonit në apartamentin e autorit
Faqja statike është gjeneruar nga sistemi (gjenerator i uebfaqeve në Python). Uebfaqet statike ngarkohet më shpejt dhe nuk krijojnë ngarkesë në CPU, prandaj ato janë shumë më efikase se faqet që gjenerohen dinamikisht, në pikëpamje të konsumit të energjisë. Kodi burimor i temës së dizajnit është. .
Një moment shumë i rëndësishëm është kompresimi i imazheve, pasi pa këtë optimizim, është praktikisht e pamundur të bësh faqet e internetit më të vogla se 1 megabajt. Për optimizimin, është vendosur të konvertohen fotografitë në imazhe tonale. Si shembull, ja fotografia e telefonisteve në një komutator të shekullit të kaluar, .
Dhe ja një imazh tonal të optimizuar me madhësi me tre ngjyra (e zezë, e bardhë, gri). Përmes iluzionit optik, duket se numri i ngjyrave është më shumë se tre.
Fotografitë tonale u zgjodhën jo vetëm për optimizimin e madhësisë (një vendim mjaft të diskutueshëm), por edhe për arsye estetike. Kjo teknikë e vjetër e përpunimit të imazheve ka disa karakteristika stilistike të veçanta, kështu që faqja e internetit ka një dizajn që në njëfarë mënyre është unik.
623 ilustrime në faqen e revistës Low-tech Magazine pas optimizimit u zvogëluan nga 194.2 MB në 21.3 MB, që do të thotë 89%.
Të gjithë artikujt e vjetër u konvertuan në Markdown për thjeshtësinë e shkruajtjes së artikujve të rinj, si dhe për thjeshtësinë e kopjimit rezervë përmes . Nga faqja u hoqën të gjitha skenarët dhe gjurmët, si dhe logot. Përdoret fonti i paracaktuar në shfletuesin e klientit. Si "logo" — emri i revistës me shkronja të mëdha dhe një shigjetë majtas: LOW←TECH MAGAZINE. Një total prej 16 byte në vend të imazhit.
Në rast ndërprerjeje, është organizuar mundësia e "leximit offline": tekstet dhe imazhet eksportohen në RSS-feed. 100% e përmbajtjes është e cachuar, duke përfshirë HTML.
Një optimizim tjetër — aktivizimi i cilësimit HTTP2 në nginx, që paksa zvogëlon trafikun dhe shkurton kohën e ngarkesës së faqeve, në krahasim me HTTP/1.1. Në tabelë krahasohen rezultatet për pesë faqe të ndryshme.
| | FP | WE | HS | FW | CW | |----------|-------|-------|-------|-------|-------| | HTTP/1.1 | 1.46s | 1.87s | 1.54s | 1.86s | 1.89s | | HTTP2 | 1.30s | 1.49s | 1.54s | 1.79s | 1.55s | | Imazhe | 9 | 21 | 11 | 19 | 23 | | kursimet | 11% | 21% | 0% | 4% | 18% |
Konfigurimi i plotë i nginx:
root@solarserver:/var/log/nginx# cat /etc/nginx/sites-enabled/solar.lowtechmagazine.com
# Expires map
map $sent_http_content_type $expires {
default off;
text/html 7d;
text/css max;
application/javascript max;
~image/ max;
}
server {
listen 80;
server_name solar.lowtechmagazine.com;
location / {
return 301 https://$server_name$request_uri;
}
}
server{
listen 443 ssl http2;
server_name solar.lowtechmagazine.com;
charset UTF-8; #improve page speed by sending the charset with the first response.
location / {
root /var/www/html/;
index index.html;
autoindex off;
}
#Caching (save html pages for 7 days, rest as long as possible, no caching on frontpage)
expires $expires;
location @index {
add_header Last-Modified $date_gmt;
add_header Cache-Control 'no-cache, no-store';
etag off;
expires off;
}
#error_page 404 /404.html;
# redirect server error pages to the static page /50x.html
#error_page 500 502 503 504 /50x.html;
#location = /50x.html {
# root /var/www/;
#}
#Compression
gzip on;
gzip_disable "msie6";
gzip_vary on;
gzip_comp_level 6;
gzip_buffers 16 8k;
gzip_http_version 1.1;
gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript text/xml application/xml application/xml+rss text/javascript;
#Caching (save html page for 7 days, rest as long as possible)
expires $expires;
# Logs
access_log /var/log/nginx/solar.lowtechmagazine.com_ssl.access.log;
error_log /var/log/nginx/solar.lowtechmagazine.com_ssl.error.log;
# SSL Settings:
ssl_certificate /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/fullchain.pem;
ssl_certificate_key /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/privkey.pem;
# Improve HTTPS performance with session resumption
ssl_session_cache shared:SSL:10m;
ssl_session_timeout 5m;
# Enable server-side protection against BEAST attacks
ssl_prefer_server_ciphers on;
ssl_ciphers ECDH+AESGCM:ECDH+AES256:ECDH+AES128:DH+3DES:!ADH:!AECDH:!MD5;
# Disable SSLv3
ssl_protocols TLSv1 TLSv1.1 TLSv1.2;
# Lower the buffer size to increase TTFB
ssl_buffer_size 4k;
# Diffie-Hellman parameter for DHE ciphersuites
# $ sudo openssl dhparam -out /etc/ssl/certs/dhparam.pem 4096
ssl_dhparam /etc/ssl/certs/dhparam.pem;
# Enable HSTS (https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Security/HTTP_Strict_Transport_Security)
add_header Strict-Transport-Security "max-age=63072000; includeSubdomains";
# Enable OCSP stapling (http://blog.mozilla.org/security/2013/07/29/ocsp-stapling-in-firefox)
ssl_stapling on;
ssl_stapling_verify on;
ssl_trusted_certificate /etc/letsencrypt/live/solar.lowtechmagazine.com/fullchain.pem;
resolver 87.98.175.85 193.183.98.66 valid=300s;
resolver_timeout 5s;
}Përmbledhja e 15 muajve të punës
Në periudhën nga 12 Dhjetori 2018 deri më 28 Nëntor 2019, serveri tregoi . Kjo do të thotë se për shkak të kushteve të këqija të motit, downtime për vitin ishte 399 orë.
Por nëse nuk merren parasysh dy muajt e fundit, koha e funksionit ishte 98.2%, ndërsa koha e papunësisë ishte vetëm 152 orë, shkruajnë zhvilluesit. Koha e funksionit ra në 80% gjatë dy muajve të fundit, kur konsumimi i energjisë u rrit për shkak të përditësimit të softuerit. Çdo natë, faqja u ndal për disa orë.
Sipas statistikave, gjatë një viti (nga 3 dhjetori 2018 deri më 24 nëntor 2019), konsumimi i energjisë nga serveri ishte 9,53 kWh. U regjistruan humbje të konsiderueshme në sistemin fotovoltaik për shkak të konvertimit të tensionit dhe shkarkimit të baterisë. Kontrollori solar tregoi një konsumim vjetor prej 18,10 kWh, që do të thotë se efikasiteti i sistemit është rreth 50%.
Skema e thjeshtuar. Ajo nuk tregon konvertuesin e tensionit nga 12 në 5 volt dhe numëruesin e amper-orës për baterinë.
Gjatë periudhës së hetimit, faqja u vizitua nga 865,000 vizitorë unik. Duke përfshirë të gjitha humbjet e energjisë në instalimin solar, konsumimi i energjisë për çdo vizitor unik ishte 0,021 Wh. Kështu që, një kilovat-orë energji solare të gjeneruar është e mjaftueshme për të shërbyer pothuajse 50,000 vizitorë unik.
Gjatë eksperimentit u testuan panele solare të ndryshme në përmasë. Në tabelë janë paraqitur llogaritjet se sa kohë duhen për të ngarkuar bateritë me kapacitet të ndryshëm duke përdorur panele solare të ndryshme.
Powersi mesatar i konsumuar i serverit web gjatë vitit të parë, duke përfshirë të gjitha humbjet e energjisë, ishte 1,97 W. Llogaritja tregon se për të mbajtur faqen në internet gjatë natës së shkurtër të vitit (8 orë e 50 minuta, më 21 qershor), nevojiten 17,40 watt-orë kapacitete ruajtjeje, ndërsa gjatë natës më të gjatë (14 orë e 49 minuta, më 21 dhjetor) nevojiten 29,19 Wh.
Duke qenë se bateritë me plumb-acid nuk duhet të shkarkohen nën gjysmën e kapacitetit, serveri ka nevojë për një bateri me 60 Wh për të kaluar natën më të gjatë, në kushtet optimale të ndriçimit në ditë (2×29,19 Wh). Pjesën më të madhe të vitit, sistemi punoi me një bateri 86,4 Wh dhe një panel solar 50-watt, duke arritur kështu atë kohë funksionimi 95-98%.
Koha e funksionimit 100%
Për të arritur një kohë funksionimi 100%, duhet të rritet kapaciteti i baterive. Për të kompensuar një ditë të motit shumë të keq (pa gjenerim të rëndësishëm të energjisë), nevojiten 47,28 watt-orë (24 orë × 1,97 watt) ruajtje.
Nga 1 dhjetori 2019 deri më 12 janar 2020, sistemi ka instaluar një bateri me 168 vat, e cila ka kapacitet praktik për ruajtje prej 84 vat-orë. Ky kapacitet mjafton për të mbajtur faqen e internetit në funksionim për dy netë dhe një ditë. Konfigurimi u testua në periudhën më të errët të vitit, por moti ishte relativisht i mirë - dhe për periudhën e caktuar, koha e punës pa ndalesë arriti në 100%.
Por për të garantuar një uptime 100% për disa vite, duhet të parashikohet edhe skenari më i keq, kur moti i keq vazhdon për disa ditë. Llogaritjet tregojnë: për të mbajtur faqen online për katër ditë me gjenerim të ulët ose zero energjie, do të nevojitet një bateri plumb-acid me kapacitet prej 440 vat-orësh, pra e njëjtë me atë të baterive të automobileve.
Në praktikë, në mot të mirë, një bateri plumb-acid me kapacitet 48 vat-orë do të mbajë në punë serverin gjatë natës nga marsi deri në shtator. Një bateri 24 vat-orë do ta mbajë serverin për maksimumi 6 orë, domethënë do të fiket çdo natë, megjithatë në kohë të ndryshme, në varësi të muajit.
Në thelb, disa faqe interneti nuk është e nevojshme të punojnë gjatë natës, kur numri i vizitorëve është minimal, thonë djemtë nga Low-tech Magazine. Për shembull, nëse është një botim lokal qytetar, në të cilin nuk hyjnë vizitorë nga zona të tjera kohore, por vetëm banorët vendorë.
Pra, për faqe interneti me trafikun dhe uptime të ndryshëm, nevojiten bateri me kapacitet të ndryshëm dhe panele diellore të ndryshme në madhësi.
Autori jep llogaritjen se sa energji nevojitet për prodhimin e paneleve diellore vetë (energji e futur) dhe sa përftohet, nëse e ndajmë këtë sasi me jetën e pritur shërbimi prej 10 vitesh.
Kështu, mund të llogaritet një ekuivalent i karburanteve fosile që është harxhuar për prodhim dhe funksionim të paneleve. Low-tech Magazine ka arritur në përfundimin se gjatë vitit të parë të funksionimit, sistemi i tyre (panel 50 vat, bateri 86,4 vat-orë) "ka gjeneruar" rreth 9 kg emetime ose ekuivalentin e djegies së 3 litra benzinë: përafërsisht kaq shumë sa një automjet i vogël në 50 km distancë.
Nëse furnizoni serverin jo nga panelet diellore, por nga rrjeti i përgjithshëm energjetik, ekvivalenti i emetimeve rezulton të jetë rreth gjashtë herë më i ulët: 1,54 kg (në energjinë spanjolle, pjesa e energjisë alternative dhe e energjisë bërthamore është e lartë). Por kjo nuk është një krahasim krejtësisht korrekt, thotë autori, sepse merr parasysh energjinë e përfshirë të infrastrukturës diellore, por nuk e merr parasysh këtë tregues për rrjetin e përgjithshëm energjetik, do thotë kostoja për ndërtimin dhe mbajtjen e tij.
Përmirësime të mëtejshme
Gjatë kohës së kaluar janë bërë një sërë optimizimesh, të cilat kanë ulur konsumimin e energjisë së serverit. Për shembull, njëherë zhvilluesi vuri re se 6,63 TB nga një total prej 11,15 TB të trafikut prodhohet nga një implementim të gabuar të RSS-feed-it, i cili merrte përmbajtje çdo disa minuta. Pas rregullimit të këtij gabimi, konsumimi i energjisë së serverit (pa marrë parasysh humbjet e energjisë) ra nga 1,14 W në rreth 0,95 W. Fitimi mund të duket i vogël, por ndryshimi prej 0,19 W do të thotë 4,56 vat-orë për ditë, që korrespondon me më shumë se 2,5 orë punë autonome të serverit.
Gjatë vitit të parë efikasiteti ishte vetëm 50%. Humbjet kanë ndodhur gjatë karikimit dhe shkarkimit të baterisë (22%), si dhe gjatë konvertimit të tensionit nga 12 V (sistemi fotovoltaik diellor) në 5 V (USB), ku humbjet arrijnë deri në 28%. Zhvilluesi pranon se ka një konvertues tensioni jo optimal (kontrollues pa USB të integruar), prandaj mund të optimizohet ky moment ose të kalojë në një instalim diellor 5V.
Për të rritur efikasitetin e ruajtjes së energjisë, mund të zëvendësohen bateritë plumb-acide me bateri litiumi më të shtrenjta, të cilat kanë humbje më të vogla të karikimit/shkarkimit (<10%). Aktualisht, konstruktori po shqyrton një sistem kompakt (CAES), i cili ka një jetëgjatësi prej disa dekadash, që do të thotë një 'atë të karbonit' më të ulët në prodhimin e tij.
Bateria kompakte e energjisë me ajrin e shtypur,
Po shqyrtohet instalimi i një turbinë shtesë të erës (e cila mund të ) dhe instalimi i një ndjekësi diellor për të kthyer panelin drejt diellit. Ndjekësi lejon rritjen e prodhimit të energjisë elektrike me 30%.
Një tjetër mënyrë për të rritur efikasitetin e sistemit është shkallëzimi i tij. Të ngremë më shumë faqe në një server dhe të drejtojmë më shumë serverë. Kështu, do të ulet konsumimi i energjisë për çdo faqe.
Kompania e hostimit diellor. Ilustrim: Diego Marmolejo
Nëse mbuloni të gjithë ballkonin e apartamentit me panele diellore dhe hapni një kompani të hostimit të ueb-it diellor, kostot për secilin klient do të jenë shumë më të ulëta se për një faqe të vetme: kursim nga shkalla.
Në përgjithësi, ky eksperiment demonstroi se, nën disa kufizime, infrastruktura kompjuterike mund të funksionojë plotësisht me burime energjie rinovueshme.
Teorikisht, një server i tillë mund të kalojë madje pa një akumulator, nëse e pasqyrojmë atë në pjesë të tjera të botës. Për shembull, të vendosim pasqyra në Zelandën e Re dhe Çili. Atje, panelet diellore do të funksionojnë kur në Barcelonë është natë.
Burimi: habr.com
